[发明专利]一种D2D-VLC全向通信网络中基于色分退避机制的邻居发现方法

说明书

本发明公开了一种D2D‑VLC全向通信网络中基于随机退避机制的邻居发现方法，具体包括：D2D‑VLC全向通信网络中，根据是否能够接入小区网络将用户设备分为两类：发起者和响应者；可接入小区网络的用户设备被划分为发起者，能够发送信道空闲包和接收请求包，根据信道是否发生次冲突，进行相关信息处理，并对发现的邻居进行动态处理和维护。未接入小区网络的用户设备被划分为发起者，发起者探知信道发生冲突时，采用基于色分退避机制，随机选择退避时间间隔并重新发送请求包。采用本方法，能够实现D2D‑VLC全向通信网络中终端设备之间的快速发现，解决发现过程中多用户冲突的问题，同时提高发现概率，减少发现延迟，增加D2D‑VLC全向通信网络的健壮性。

技术领域

本发明属于可见光通信(VLC)技术领域，具体而言，涉及一种D2D-VLC全向通信网络中基于色分退避机制的邻居发现方法。

背景技术

近年来，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)以其寿命长、能耗低、绿色环保等优点快速占领了照明市场，成为下一代节能环保的照明产品。借助于 LED特有的发光响应特性，日本庆应义塾大学的研究人员于2000年成功研制出一种新的通信技术，即可见光通信技术(Visible Light Communication，VLC)。 VLC具有通信速率高、频谱丰富、无电磁辐射、高保密性等优点，同时兼顾了照明和通信，具有极大的发展前景。

随着数据业务量的不断增长，终端用户之间的信息交互量变得越来越庞大，终端直通通信(Device-To-Device Communication，D2D)因其显著提升系统容量的潜力而受到广泛的关注，目前D2D通信技术已被写入中国5G技术的白皮书。在D2D通信中，设备间如何发现彼此并建立通信链路是实现通信的基础，根据现有的国内外研究成果，设备发现机制通常有两种方式：蜂窝控制下的设备发现和直接设备发现。蜂窝控制下的设备发现由蜂窝主导建立用户设备间的D2D通信链路，不足之处在于用户设备等待时间太长，且占用蜂窝通信资源，一定程度上导致蜂窝用户接入的拥塞。直接设备发现不需要蜂窝的控制，用用户设备自主建立D2D通信链路，该发现方式能够适应不断变化的环境，但也存在发现几率低、用户功率消耗大等缺点。

D2D-VLC全向通信是将D2D技术与VLC通信技术相结合，有效利用了两种技术的优势，一定程度上解决了D2D通信带宽受限和VLC技术灵活性的问题。然而受VLC小区覆盖范围的限制，小区外的用户设备无法接入到小区网络中，这使得蜂窝控制下的设备发现方式不适用于该场景中，而且在D2D-VLC平台中设备发现过程必须快速且灵敏。直接设备发现方式能够快速实现邻居发现，非常适用于该平台。值得注意的是D2D-VLC通信与射频D2D通信在通信信道、调制机制等方面都有一定的差别，比如，射频D2D通信在通信距离上有很大的优势，而D2D-VLC通信的通信距离较短且容易受到遮挡；D2D-VLC通信因其特有的调制机制能实现更高的频谱复用率。这些差别使得现有的设备发现方式不能直接应用到D2D-VLC全向通信平台中。

为了解决网络中大量用户同时竞争有限资源而造成碰撞的问题，退避机制被提出并得到广泛的应用，在一定程度上解决了网络拥塞等问题；目前已有多种退避算法应用到不同网络当中以对抗网络冲突。在此，本发明提出一种基于随机退避机制的直接设备发现方法来减少冲突。在上述基础上，本发明引入可见光通信中独有的色分技术，这使得可选资源块的数量大大提高，不同设备用户选择同一资源块的概率大幅度降低，进一步减少冲突的发生，同时减少发现延迟。

发明内容

本发明提供一种D2D-VLC全向通信网络中基于色分退避机制的邻居发现方法，实现D2D-VLC全向通信网络中终端设备之间的快速发现，解决可见光通信中存在通信覆盖范围小，发现过程中多用户冲突的问题，达到相邻终端设备间快速发现彼此，且能够动态实时的进行邻居发现的要求，同时提高发现概率，减少发现延迟，增加D2D-VLC全向通信网络的健壮性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案具体步骤如下：